EBZ160掘进机液压系统的改进设计

闫福明

(山西焦煤西山煤电集团公司机电厂山西 太原 030053)

EBZ160掘进机作为中型掘进机，能实现连续截割、装载、运输作业，整机机身矮、截割能力强，掘进稳定，广泛适用于较大倾角的煤巷、半煤岩巷以及软岩巷道的掘进，但在该机使用过程中发现其液压系统存在设计缺陷，严重影响该机性能的发挥。针对其存在的问题，在该机大修时对其进行了改进设计。

1 EBZ160掘进机液压系统存在的问题

1.1 伸缩油缸液压回路缺闭锁元件

EBZ160掘进机液压系统原理示意图见图1。

图1 EBZ160掘进机液压系统原理示意图

伸缩油缸液压回路的动作是由七联阀中的第四联动作完成;推进为伸出，拉收为缩回，中位为Y型机能闭锁，Y型机能的功用是，泵不卸荷，油缸成浮动状态，当受到外力情况时，油缸将前后移动，长期处于这种情况将给安全生产带来安全隐患。如果只靠阀的功能，不仅损坏伸缩油缸，甚至七联阀的使用寿命也将缩短。其二是换向不平稳，动作缓慢，效率低，与生产进度不协调，严重阻碍正常连续生产。

1.2 履带涨紧油缸保压效果不佳，喷雾泵闲置

在履带涨紧时，油缸有垫片定位，手柄可以拉到中位，但涨紧油缸因阀的因素和自身因素缓慢卸荷，此时涨紧油缸已不起作用，只靠垫片定位履带的涨紧，而履带在生产过程中受的是变载荷，在长时间变载荷的作用下，履带会变形拉长，而垫片又不能及时补充加上，结果会导致履带松弛，行走链轮加剧磨损，履带的寿命也相应缩短，不到一个检修周期就必须进行各部件检修，增加了检修成本。

因井下有独立的供水设备，一般喷雾泵闲置不用。

1.3 装运能力与截割生产能力不匹配

在额定18 MPa压力下，装载和一运能力与截割生产能力不匹配，表现在截割生产的煤岩装运能力跟不上，时有堵转卡链的现象发生，并且必须投入人工进行清理，与机械化综采工作面非常不匹配。

2 EBZ160掘进机液压系统改进设计方案

2.1 伸缩油缸液压系统中增加一个闭锁元件

因伸缩油缸液压系统在调定压力下，工作不稳定，因此，在伸缩油缸回路中增加一个闭锁元件，如平衡阀。EBZ160掘进机改进液压原理示意图见图2。

图2 EBZ160掘进机改进液压原理示意图

平衡阀的工作原理如下:利用其反向截止作用来实现两路的封闭，保证执行元件在双向负载作用下都能停在所需位置，不致发生缓慢移动，这样解决了因外载的突变使得伸缩油缸回路压力不稳，缓慢移动的缺陷，起到保护伸缩油缸和稳压的作用。

2.2 履带涨紧油缸、喷雾泵回路各加设高压截止阀

在履带涨紧油缸液压回路应加设一个高压截止阀的原因:

1)在履带涨紧后，关闭高压截止阀，操纵手柄可以拉出或推进或在中位，避免了阀中内泄造成履带缓慢松驰。

2)在履带涨紧后，关闭高压截止阀，若操纵履带涨紧的手柄不在涨紧的位置时，由于负载敏感变量泵仍有负载信号，油液会从履带涨紧回路回到主系统回路，无形中增加了一运、星轮的流量，使得一运的运行速度提高，星轮的转速提高，达到重新分配系统流量的目的。

3)关闭高压截止阀后，履带涨紧缸的内泄也会减少，再加上垫片的定位作用，使履带涨紧效果更好。

由于井下有独立的供水系统，一般喷雾泵闲置不用。若在喷雾回路中加设一个高压截止阀的好处:

1)可以使喷雾泵闲置，若想启用喷雾泵可以打开高压截止阀。

2)操纵喷雾泵的手柄在喷雾的一侧时，关闭高压截止阀，系统又会同履带涨紧油缸效果相同，使得一运的运行速度提高，星轮的转速提高，达到重新分配系统流量的目的。

3)检修喷雾泵更加方便。

2.3 改变液压回路流量使装运、截割生产能力匹配

在额定压力下，一运、星轮、喷雾(或履带涨紧油缸)同时工作时，一运的流量为48 L/min，刮板链的运行速度为45 m/min，星轮为48×2=96 L/min，星轮的转速为30 r/min，喷雾的流量也为48 L/min。由于四联阀的结构相同，在喷雾工作位(或履带涨紧操纵位时)关闭高压截止阀，负载变量泵仍有信号，使得系统流量会重新分配，一运流量增加，星轮的流量增加，从而使一运刮板链速度提高，星轮的转速提高，提高多少将以实测为准，最终达到装运能力与截割生产能力相匹配。

3 EBZ160掘进机液压系统改进设计操作步骤方法

3.1 伸缩油缸液压回路加平衡阀的步骤方法

选一个用在该机型后支承油缸回路一样的平衡阀，使用压力为18 MPa，放在操纵台内侧，打开伸缩油缸的进、回油管，把配好相应接头的平衡阀与伸缩油缸的进、回油管相连，注意平衡阀的进、回油口，不要接反，在整机空载试验时，操纵七联阀的伸缩油缸定位手柄时，伸缩油缸就稳在相应的位置。

3.2 加设高压截止阀的步骤方法

选两个额定压力在25 MPa，DN25的高压截止阀，在履带涨紧油缸液压回路、喷雾液压回路各加设一个高压截止阀进，进、出口变成G3/8，便于连接管路，位置放在操纵台适当的位置。

当接好各管路整机试验时，操纵履带涨紧定位手柄使履带涨紧，关闭高压截止阀，就改变系统流量，喷雾操纵同理。

3.3 重新调整分配液压回路流量的步骤方法

如前所述，不论操纵履带涨紧油缸控制手柄，还是喷雾液压控制手柄，都能使一运和星轮液压回路的流量增加。具体方法是:当掘进机工作时，在履带涨紧油缸液压回路中，先把高压截止阀打开，待操纵履带涨紧油缸控制手柄使履带涨紧后，关闭高压截止阀，控制手柄仍处于履带涨紧位置时，负载敏感变量泵仍有压力反馈，因高压截止阀是关闭的，去履带涨紧回路的油液返回主系统，使一运和星轮液压回路的流量比原来增加近1/3，实测一下，一运刮板链的速度为52 m/min，星轮的转速为42 r/min，操纵喷雾定位手柄后的效果与履带涨紧油缸定位手柄的效果相同。

4 改进后的使用效果分析

4.1 伸缩油缸使用效果分析

伸缩油缸液压回路在改进后，由原来的负载变化时，伸缩油缸稳不住压，到现在能随时停在某个需要的工作位置，给生产和检修带来极大的方便，伸出时间是原来的近4倍，缩回的时间为原来的近3倍，效率明显提高，也为安全生产打下坚实的基础，受到用户的一致认可。

4.2 履带涨紧油缸涨紧效果分析

通过对履带涨紧油缸系统的改进，不仅不用频繁使用四联阀操作定位手柄涨紧履带，而且即保护了四联阀，又不用适时更换定位垫片，降低了劳动强度。若涨紧油缸经过长期使用后，履带有松动的痕象，可以再次打开高压截止阀，使涨紧油缸涨紧，提高了效率，改善了涨紧效果，得到了用户的好评，若在期间履带涨紧油缸有泄漏或履带不能涨紧，就应该考虑检修更换涨紧油缸。

4.3 装运在改进后使用效果分析

在液压系统改进后，装载星轮表现在转速的变化上，改进前，星轮的转速为:32～34 r/min，改进后，星轮的转速为:40～44 r/min。

星轮的装载能力提高了近23%，有效地满足了生产的需要。以前在生产中常有堵转现象，经大修液压系统改进后，此现象不再发生，减少了井下职工清堵的劳动强度。

一运在液压系统改进后，刮板链链速由原来的38～42 m/min，提高至49～52 m/min，运行速度提高了近23%，与装载星轮共同配合，满足运输与截割生产能力相匹配，有效地提升了掘进机整体掘进性能，满足了生产的需要。

5 结论

通过改进后的掘进机液压系统性能稳定可靠，故障率低、工作效率高，受到用户的一致好评，经过液压系统的改进，使原系统总体布局更合理，整机部件运行更协调，为掘进机在半煤岩巷的快速掘进提供了有力的保障，也为同类机型液压系统的改进设计提供参考依据。

［1］高 飞.掘进机液压系统设计［J］.煤矿机械，2006(8):27－28.

［2］宋会挺.EBZ132SH型掘进机液压系统改进设计［J］.煤矿机电，2011(6):5－8.